【主持人】：各位青浦的网友大家好，欢迎大家收看青浦门户网站网上视频访谈节目。

    今天我们将围绕着数字政府背景下的数据要素展开一系列的讨论和交流。今天我们也非常诚意的邀请到了中国信息通信研究院华东分院智慧城市事业部主任陈婷婷主任来到了我们演播间的现场，与大家一起聊一聊有关于数字孪生的相关问题。陈主任您好，欢迎来到演播室的现场，先跟我们的观众朋友们打个招呼和介绍一下自己。

【陈婷婷】：各种观众大家好！我是来自中国信通院华东分院的陈婷婷，很高兴能和大家在这里相聚。

【主持人】：节目的开始，我们首先来聊一聊有关数字孪生的概念。数字孪生是什么意思呢？我们应该如何理解这一概念呢？

【陈婷婷】：其实这个概念最早诞生于美国，“数字孪生”这个概念其实就是“Digital  Twin”，它就是现实世界的数字孪生体的概念，也可以翻译成数字映射或者数字镜像等等，它是现实世界的一个数化的过程。数字孪生其实是通过人工智能、建模仿真等等一系列的技术，将真实空间的事物在虚拟的空间进行实时的映射。可以理解为把真实世界的人、事、物等等要素数字化的一个过程。简单来说，就是创造了一个数字板的克隆体。这个概念最早是由美国的军方在制造战斗机的时候提出来的，后来被应用到了制造业、工业、城市管理以及无人驾驶等多个领域。

【主持人】：通过您刚才的描述，我们对数字孪生有了一个初步的了解。数字孪生技术有什么具体的应用成果吗？我们在哪些产业上已经投入使用了呢？

【陈婷婷】：数字孪生的应用其实是非常广泛的。数字孪生模型诞生之初就提出了包含虚拟模型物理实体之间的三维连接的模型形态。它的原理是将物理世界的实体一一映射到数字空间的动态虚拟模型。它的构建模型是为了以数化模型来模拟物理实体和现实世界的状态和行为，它们的核心目的是达到对物理实体全生命周期有效的管理，通过数化平台可以监控到物理实体实时运行的状态，诊断其健康状态、模拟其变化过程、预测其未来可能发生的各种变化。

目前数字孪生技术已经应用到了多个领域当中。首先被应用到了工业领域当中，美国在制造战斗机的过程中率先使用了数字孪生技术。目前呢，在使用民用航天器以及飞行器的建设过程中，也会用到大量的数字孪生技术，因为它可以降低制造成本，在实体模型或者说实体机型还没有建造出来之前就可以预测到它可能会有哪些缺陷，然后在数字孪生体上进行一系列的改造和优化之后再进行量产或者是试生产这样一个过程。所以呢，它其实是非常适用于制造业中的大型复杂精密器械的设计和研发的过程。

在农业上也用到了非常多的数字孪生，在农业的种植，土壤条件、天气管理以及作物的实时生长方面都有一整套的数字孪生技术作为支撑，能够实时监测，比如说一个地块上面，可以通过航天卫片对它每一个阶段的航天卫片产生的不同观测结果进行分析，可以预测当地农作物的产量。比如在巴西就运用了数字孪生技术比较好的预测了当地的大豆产量的结果，而且与当年的数据进行对比，也得到了比较好的准确预测值。所以在农业方面其实有非常广阔的应用空间的。

那么数字孪生技术还有一个非常重要的应用点，就是在智慧城市领域。现在很多的城市都在尝试探索构建城市数字孪生平台，也就是把城市的物理空间映射到数字空间，基于大数据、人工智能、物联网等等技术，对城市的数据进行模拟、监控、诊断、预测和控制，帮助城市优化空间，切准城市跳动的脉搏，预测城市可能发展的未来，这是数字孪生技术能够为城市治理和城市管理提供的一系列的帮助。

【主持人】：陈主任你也提到了数字孪生技术和智慧城市相结合，建立现实世界相对应的数字孪生城市，可以为我们详细介绍一下数字孪生城市目前的发展状况是如何的？

【陈婷婷】：其实早在2021年10月的时候，习近平总书记在主持中共中央政治局关于推动我国数字经济健康发展的集体学习中就指出了，要把握住数字经济发展的规律和趋势，不断做强做优做大我国的数字经济。在国家层面的话，十九大和二十大报告中都明确提出了要发展数字经济。近年来各个省市也纷纷发布了数字经济的专项规划。如何发展数字经济？大家也都知道，经济社会的发展，城市是一个非常重要的载体。我们国家一直也在推动城镇化的进程，现在已经到达了一定的阶段。下一步的话，通过数字化的技术，如何去赋能城市经济进一步的发展。在众多的发展方向中，数字孪生城市成为了带动和发展数字经济的一个非常重要的载体和手段。例如，在上海市“十四五”规划中明确提出了要探索数字孪生城市的建设。北京、深圳、武汉等等城市也纷纷在数字城市的领域投入了大量的建设资金。其实全国来说，大家都非常重视这件事情，也都希望能够把自己的城市建成一个数字孪生城市。根据我们的行业研究和判断，在2017年到2018年左右的时候，由雄安新区的数字孪生最早发起的概念，它进入了概念培育期。那么在2019年左右的时候进入了技术方案的架构期，到2020年左右的时候进入了应用场景的试点期。之后也就是从2020年到2023年的阶段，数字城市迎来了整体性落地的探索建设期。我们也认为，这是未来城市形态演变的一个非常重要的方向。

那么数字孪生，尤其是数字孪生城市追求的是三大愿景目标，希望城市的生产能够更加的集约高效，城市的生活空间能够宜居便捷，城市的生态环境是可持续发展的一个状态。从目前的发展阶段来看，数字孪生城市的发展是一个非常良好的态势，主要呈现出来三方面的发展特征：一是数字孪生城市的共识逐步已经形成。很多城市都纷纷在探索建设数字孪生城市，如何利用城市信息模型以及实景三维模型以及各个城市所构建的大数据中心以及数据要素，如何把它们融合贯通，利用起来，建设一个新的形态数字孪生城市，其实都是大家目前在探索的一些重点。其次的话，数字孪生城市的发展呈现了一个协同推进的态势，支持政策相继出台，产业的组团发展也是非常明显的。我们从2023年开始，上海市也在数字孪生城市的地方标准方面立项了一项数字孪生的地方标准，标准也是处在了起步制定的阶段。应用的需求也逐渐的明朗。所以在这一块的话，我们认为它的推进态势非常明显。第三点，进入建设期之后，标准和规范与应用场景将成为数字孪生城市的一个驱动双轮，在标准方面，正在形成包含总体、数据、技术平台、设施、应用场景、安全运行等要素的一个标准体系。那么在应用方面，正往精准映射、虚实互动、智能操控等等方面进行发展。

【主持人】：您提到了数字孪生城市是未来城市形态演变的重要方向。那数字孪生城市也在稳步发展，目前有哪些城市应用是我们可以看得到的呢？

【陈婷婷】：数字孪生城市有一些比较落地的实施案例了，比如说数字孪生城市的建设，其实不仅仅在我们国内的各个城市开展，国外的很多城市已经率先开展了一些探索。例如上海市就在积极探索数字孪生城市的建设，已经基本建成了全市覆盖的二三维数字孪生模型，重点的地区的话，已经达到了光、影、天气、建筑材质、人流、车流、事件动态的全面仿真场景，就像在看电影一样，已经不只是局限于原有的像动画片一样的三维建模的模式了。这些数字孪生场景为城市应急、城市规划、工程建设、城市治理等等领域提供了一系列的数据、算法、算力全面的支撑。

那么在城市生产方面，深圳的妈湾智慧港就是一个非常典型的例子。妈湾是位于中国珠江三角洲，是1986年9月份成立的，是中国由传统的散货码头升级为自动化码头的一个非常典型的工程。妈湾的智慧港运用了数字孪生技术，对港口的静态场景进行了1：1的还原，由数据驱动仿真，实现了港口作业场景全方位的实时动态还原，设备作业视角灵活切换，拖车作业路径可视化，以及设备集装箱搜索定位、堆场和箱物立体空间化，作业效率统计分析等等一系列的功能。妈湾智慧港的项目利用了数字孪生技术，结合人工智能、5G、北斗以及区块链等技术，实现了港口和港务的智慧化的管理，这是利用数字孪生技术在港口的一个非常典型的应用。

那么在城市生活方面，昆明市打造的数字孪生的城市交通数据底座效果是非常明显的，它可以降低城市高峰拥堵的延时指数，持续提升城市交通的健康指数。它实现了什么呢？现在城市中的交通运行态势是可感可知可控，帮助城市的交通管理者提升运营管理的水平。通过对比的话，应用了这个系统之后，全天平均延误下降超过10%，早晚高峰的优化最为明显了，可以达到20%的指数，所以其实是非常明显的提升了当地的交通综合治理水平。

在生态减排方面，我们认为美国墨西哥州的案例是非常典型的，就是新墨西哥州面积大概是31.49万平方公里，是美国的第五大州。它通过了数字孪生技术改造，使城市更加的清洁、健康，助力实现了新墨西哥州成为一个清洁城市，清洁未来的愿景。它合作的公司通过开发了数字孪生平台，初步帮助新墨西哥州实现了碳中和的目标。作为城市基础设施的数字孪生平台，未来可以帮助新墨西哥州降低城市的运营成本大概35%左右，将生产力可以提高到20%左右，尤其明显的是可以将碳的排放量减少到50%甚至100%，也就是零碳，这是一个非常明显的应用。

【主持人】：您刚才提到数字孪生可以用人工智能、互联网技术等相结合，在这些技术融合当中，有哪些可以期待未来数字孪生的应用呢？

【陈婷婷】：当然数字孪生技术与人工智能、物联网技术的结合，有望在各行各业产生重大的影响。那我们现在所提出的城市数字化转型，就是一个非常典型的可以应用数字孪生技术的场景，它可以覆盖经济生活以及治理等多个方面。与人工智能技术相结合的一个非常典型的场景，就是预测性维护，比如说通过建立设备的数字孪生模型，利用设备实时的数据来训练机器模型，可以较为准确的预测设备何时出现故障，并主动安排相应的维修和维护工作，这样有助于减少停机时间和维护成本，同时提高这个设备整体的可靠性。

其次，与物联网技术的融合场景，在上海市已经在应用了，就是城市神经元体系，也就是说通过物联网设备实时采集城市动态运行数据，并同步到数字孪生城市的物理实体模型中，实现交通事件、环境、治安等城市动态数据的实时监测，为城市治理提供数据支撑，做到及时发现及时处置。

近期热度非常高的元宇宙的概念，也离不开数字孪生技术的加持。数字孪生是元宇宙这个大的概念的一部分，其实是物理世界数化的过程和状态。当数字孪生与增强现实或者虚拟现实技术，也就是AR和VR技术进行结合的时候，就会产生身临其境奇妙的感观体验。其中的话，大家可以比较直观的理解，就是汽车产业作为一个全球化的产业，需要大量的技术团队在全球进行协作，技术团队的远程协作就是数字孪生场景与元宇宙相结合的一个非常典型的场景，通过虚拟世界和虚拟环境将世界各地的技术团队都汇聚在同一个虚拟的技术空间中，一起讨论同一个数字孪生模型，就有可能实现复杂项目的远程实时的协作。这个对于汽车产业以及其它的装备制造业其实是产生了非常重大影响的。因为在这些行业中，全球供应链和分布式的团队正在变得非常普遍。

那么数字孪生技术与元宇宙结合的另一个比较重要的场景，就是教育培训的场景。我们可以理解，现在我们通过电视机或者通过电脑看到的这些视频的课程，未来有可能通过虚拟环境仿真来实现。可以提供一个更加具有说服力的培训体验，这将有助于提高学员或者学生的学习效果，同时降低培训实体相关设施设备的成本。

总而言之，数字孪生技术与人工智能、5G、物联网、元宇宙技术等等一系列的结合，能够在未来对许多不同的行业产生重大的影响。具体的应用场景还是要取决于具体实际的需求。但是可以预见的是，数字孪生技术的确可以在某些特定场景中降本增效，提高大家的生产生活的效率。

【主持人】：陈主任，数字孪生技术目前面临着哪些挑战呢？或者我们要关心哪些核心内容呢？

【陈婷婷】：说到数字孪生技术所面临的挑战，其实我认为可以有以下几个方面。

首先是硬件的局限性的挑战。目前我们的硬件，尤其是服务器、显卡、视频处理设备都还远远不能满足数字孪生未来发展的需求。因为它的运行需要耗费大量的算力、存储还有网络带宽这些资源。目前的这些硬件设备以及数字化的基础设施，无法支撑大规模的智能化的数字孪生应用，会产生加载和渲染速度比较缓慢，网络延迟比较大等问题。未来的话，我们要进一步的更新我们目前的数字化基础设施，这个也是我们“数字中国”中明确提到的，如何更新和升级中国的数字基础设施。当这些基础设施以一个新的面貌出现的时候，我相信数字孪生技术将得到一个比较大的发展和推广。

其次，在数据治理和数据安全方面的挑战。因为数字孪生城市所提到的物理世界的数化，它数化的过程除了建筑空间这些静态的数化，也包含了许多动态信息的数化，比如说物体的状态，比如说设备的温度等等。这些数据多维度、多尺度的数据汇聚，一定牵涉到隐私、安全等等的问题。比如说一条产线上面的数据，如果是汇聚到一起，被不法分子利用了，可能会产生生产安全或者数据安全，这也是未来非常重要的一个挑战领域。

最后是支撑资源和商业的可持续的挑战。对于算法、模型以及对于业务领域的理解，数字孪生对于人才的要求其实是非常高的。目前人才的水平，还有储备量其实是非常不够的，未来的话，在这个领域还是需要非常多既懂技术又懂业务相关人才培育的需求。在业务模式方面，目前数字孪生城市投资的主要主体还是依赖于政府，它的发展其实是需要吸引更多的社会主体、机构以及公众的参与，创新相关的商业模式，形成一个风险共担、利益共享的发展格局，我认为才会有进一步更大的发展。

【主持人】：非常感谢陈主任今天为我们带来的分析和讲解，相信广大网友对数据要素和数字孪生有了深刻的认识和了解，今天的节目到这里结束了，我们下期节目再见。